如何在一个malloc调用中为数组和结构分配内存而不破坏严格的别名？

Question

为可变大小的数组分配内存时,我经常这样做:

struct array {
    long length;
    int *mem;
};

struct array *alloc_array( long length)
{
    struct array *arr = malloc( sizeof(struct array) + sizeof(int)*length);
    arr->length = length;
    arr->mem = (int *)(arr + 1); /* dubious pointer manipulation */
    return arr;
}

然后我使用这样的arrray:

int main()
{
    struct array *arr = alloc_array( 10);
    for( int i = 0; i < 10; i++)
        arr->mem[i] = i;
    /* do something more meaningful */
    free( arr);
    return 0;
}

这工作和编译没有警告.然而,最近我读到了严格的别名.根据我的理解,上面的代码在严格别名方面是合法的,因为通过它访问int *的内存不是通过它访问的内存struct array *.代码实际上是否违反了严格的别名规则？如果是这样,如何修改它们不破坏它们？

我知道我可以单独分配结构和数组,但是我也需要单独释放它们,大概是在某种free_array功能中.这意味着我必须知道我释放它时释放的内存类型,这会使代码复杂化.它也可能会变慢.这不是我想要的.

Answer 1

在结构中声明灵活数组成员的正确方法如下:

struct array {
    long length;
    int mem[];
};

然后您可以像以前一样分配空间,而无需分配任何内容mem:

struct array *alloc_array( long length)
{
    struct array *arr = malloc( sizeof(struct array) + sizeof(int)*length);
    arr->length = length;
    return arr;
}

Answer 2

Modern C官方支持灵活的阵列成员.因此,您可以按如下方式定义结构:

struct array {
    long length;
    int mem[];
};

并像现在一样分配它,而不会增加可疑指针操作的麻烦.它将开箱即用,所有访问将正确对齐,您不必担心语言的黑暗角落.虽然,自然,如果你有一个是唯一可行的单,你需要分配这样的成员.

至于你现在拥有的,由于分配的存储没有声明的类型(它是一个空白的平板),你没有打破严格的别名,因为你没有给那个内存一个有效的类型.唯一的问题是可能会混淆对齐.虽然结构中的类型不太可能.